转轮曲柄直线活塞压缩机新发明

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转轮曲柄直线活塞压缩机创新技术

文/周觉明
引言
, r! t9 k0 y; d6 y目前所使用的容积活塞式压缩机，其内部结构以曲柄连杆机构为主，曲柄连杆机构的特征决定了现有活塞式压缩机存在的各种缺陷，无法进一步得到有效的改善；要大幅度提高活塞式压缩机的各项性能，最有效的途径是改变活塞式压缩机的运动机构。
, w9 y, K; N0 ^! l% P2 d- J基本结构
  如图1所示， 转轮曲柄直线活塞压缩机的转轮直线活塞变速加力机构由汽缸、曲轴、直线活塞、转轮组成。转轮安装在直线活塞的转轮套中，曲轴的轴颈安装在转轮的轴颈套中；曲轴旋转，转轮在轴套中回旋摆动，带动直线活塞在汽缸中往复直线运动。
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. v6 Q5 ]' m: k, J. {8 J图1是转轮曲柄直线活塞压缩机的剖视图。

1 X$ k7 a# U& g8 l, k& f8 B图2是曲轴与转轮的安装示意图。

5 d/ p& x; z% U图3是带有组合副的转轮安装示意图。
+ K- v# v( N) J8 h  G5 ?" K曲轴两端轴承支撑转动，转轮的结构如图3所示，采用分体组合副与曲轴的主轴颈活动安装。
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工作原理
1.转轮直线活塞变速加力机构的运动特征。
& P: o/ ^( |- h% J, B- }下图中曲轴轴体圆心A到轴颈圆心的距离B为曲轴的偏心距离AB，转轮圆心C到轴颈圆心B的偏心距离BC大于曲轴的偏心距离AB。
: E" s! g8 H4 U2 b0 |) O. i8 C直线活塞在上止点与下止点时，曲轴轴体圆心A、轴颈圆心B及转轮圆心C在汽缸的中心线上；曲轴轴体的圆心B是固定不动的，轴颈圆心A围绕圆心B旋转时，转轮圆心C在汽缸中心线上上下往复移动。
! w* P: m+ m( L8 z7 f& M5 n( `6 |
) W. v9 }9 {; }) N图4是直线活塞往复运动过程的示意图。
  e. P6 _, z4 m0 Y, n2.曲柄转角与活塞行程的关系。
计算实例：
  k1 R1 c, _4 C' x6 U8 T以活塞行程60mm的压缩机为例，曲轴偏心距AB = 30mm，转轮的偏心距BC = 34mm，直线活塞在下止点向上止点运动进行压缩排气工作，曲柄转角为90°时，直线活塞从下止点向上止点运动了48mm。
0 K0 P2 Y' l8 e& R6 {0 d3 A1 @: E/ F, Q" b计算公式：
活塞行程  d = AB+BC--AC
4 O: b: N& R0 b. \: Q9 [曲柄转角为90°时，AC2=BC2--AB2
活塞行程d = 30+34-16=48mm
* j# s( |3 k* R# S1 O! e3 ^  k7 e直线活塞行程为60mm，压缩排气行程中，曲柄旋转90°时，直线活塞由下止点向上运动了48mm。也就是压缩排气过程中曲柄旋转180°，旋转90°直线活塞运动48mm，继续旋转90°，直线活塞运动12mm。
从以上实例可以看出，曲轴做匀速旋转运动时，直线活塞的运动速度发生了改变。在曲轴偏心距离AB不变的情况下，调整转轮的偏心距BC的数值，来改变直线活塞的运动速度。根据力学公式P = FV，在曲轴输入功率不变的情况下，降低直线活塞的运动速度，增加曲轴对直线活塞的推力。直线活塞由下止点向上止点运动，直线活塞由相对静止做加速运动后，做相对减速运动。直线活塞在压缩与排气行程中，直线活塞受到气体的反压力逐步增加，直线活塞做减速运动，直线活塞受到曲轴的推力增加。
5 K1 I. ?9 _* ]4 Z! Z$ N* c3. 曲轴中心偏移技术
& F& Y- q2 {1 h; ~7 E5 s     从下图可以看出，转轮的圆心C在汽缸的中心线上，曲轴轴体的圆心在汽缸中心线的右侧。曲轴顺时针转动时，实现压缩排气工作过程曲柄转角大于180°，进气工作过程中曲柄转角小于180°。曲柄旋转360°，曲轴轴体圆心与中心线的垂直距离增大时，压缩排气过程中曲柄转角度数增大，进气过程曲柄转角的度数相对减小。
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图5是曲轴中心偏移的工作原理图。
有益效果
) g' l! Y. [  d7 v4 J& L1. 运动部件由转轮、曲轴与直线活塞组成结构简单，取消连杆后不但震动减弱，还节约高度空间与制作成本。
9 d: a- H* e7 W% x8 g; ?2.直线活塞运动中曲轴动平衡旋转转轮回旋摆动，动平衡性能好，直线活塞无侧向力。
8 o* w) l9 @& ~: `* I3.直线活塞直线运动，活塞环泄漏值相对较小。
4.可以根据压缩比及工作状况，自由设定直线活塞运动速度，实现调节扭力与工况相适应。
2 I/ C  s7 R( G5.采用曲轴中心偏移技术，实现压缩排气工作过程曲柄转角大于180°，进气工作过程中曲柄转角小于180°。
+ n) x1 z3 v) ?6 D* Q- h  L$ ^6. 根据以上有益效果，通过修改活塞式压缩机的国家与国际能效标准，用“颠覆式创新”推动整个活塞式压缩机行业的转型升级。
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xiaoyue888

402909230 发表于 2022-6-20 07:15
顶一下，希望大家能够多多分享一下这种最新颖的想法，实际使用的想法，我现在正在根据凸轮原理来试验这种微 ...

# }- y: H) C- J' F1 z$ W8 y* g感谢关注。如果实验有结果适合公开，可以联系我们发布。QQ616717147 张先生

402909230

顶一下，希望大家能够多多分享一下这种最新颖的想法，实际使用的想法，我现在正在根据凸轮原理来试验这种微型气泵想法，想着做一个这种小气泵，希望大家多多指教。

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非常好的思路，不错，值得学习和试验，不知道楼主这个泵现在是否可以批量生产。新手，学习中。